Анализ распределения транспортных средств в Харькове

Серединин Е.С., президент ЗАО ECOMМ, Киев, тел.: (044)502-41-21, Шипулин В.Д., Зав. кафедрой геоинформационных систем и геодезии, профессор Харьковской национальной академии городского хозяйства, тел.: (057)707-31-04, E-mail: vshypulin@yahoo.com, Патракеев И.М., Доцент кафедры геоинформационных систем и геодезии Харьковской национальной академии городского хозяйства, тел.: (057)707-31-54, E-mail: patr@ic.kharkov.ua

В связи с интенсивным ростом автопарка в последние годы резко обострились транспортные проблемы в городах. Стали повседневными дорожные пробки, заторы, ползучее движение, нарушение графика движения и т.д. Все это приводит к существенным издержкам для всех участников дорожного движения.

Комплексное усовершенствование транспортной инфраструктуры – мероприятие дорогое и долговременное. Важным подспорьем в поиске оптимальных решений являются современные методы пространственного анализа транспортных потоков, а также эффективные инструменты для его реализации.

В городе Харькове основными причинами обострения транспортных проблем являются:

• растущий уровень автомобилизации населения при практически неизменной транспортной сети;
• малая удельная плотность магистральных улиц и неразвитость сети местных улиц;
• низкая пропускная способность улиц и пересечений;
• совмещенное движение общественного пассажирского транспорта, легкового и грузового движения;
• практическое отсутствие системы обеспечения парковок в городе.

С целью выработки эффективных первоочередных мероприятий для улучшения транспортного сообщения в Харькове разрабатывается комплексная транспортная схема (КТС) города. Ключевым фактором успешной разработки КТС является актуальная и адекватная исходная информация.

Традиционные методы моделирования транспортных потоков опираются на локальные точечные обследования в отдельных распределенных местах улично-дорожной сети. По ним строятся соответствующие транспортные динамические модели. Степень корректности этих моделей определяется объемом пространственно-временной выборки. Но изучение наблюдателями интенсивности и скоростей движения, соотношений между частями транспортных потоков, движущихся на перекрестке налево, направо или прямо, и других параметров обычно малоэффективно в связи с высокой трудоемкостью работ.

Современные методы наблюдений, основанные на использовании систем различного рода наземных датчиков, повышают надежность создаваемых по ним моделей. Существующий опыт применения аэрокосмического мониторинга транспортной ситуации также свидетельствует о его высокой эффективности.

В Харькове с целью получения исходной информации для разработки КТС использован ортофотоплан. Он был создан по материалам аэрофотосъемки, выполненной в 2004 году для другой задачи – для актуализации топографического плана масштаба 1:2000. На основе этого ортофотоплана в среде ArcGIS Desktop для КТС создан векторный линейный слой автотранспорта всего города (рис. 1).

Рис. 1. Линейный слой автотранспорта.

Исполнители дешифрировали и локализовали около 83 тыс. объектов. В этом слое каждое транспортное средство представлено линейным пространственным объектом от начала до конца машины. Такое представление позволяет определить длину и направление транспортного средства, что дает возможность дальнейшей обработки этих данных, в том числе статистической. Например, средняя длина машины составила 4,27 м., а доля таких машин – 38,6%.

На сновании линейного слоя создан производный точечный слой для более точной фиксации расположения транспортных средств относительно элементов улично-дорожной сети (рис. 2). По этим слоям построены гриды плотности дешифрированных транспортных средств для всей территории города в нескольких вариантах. Грид плотности распределения транспортных средств дает возможность:

• получить обобщенную картину распределения всего транспорта – как движущегося, так и не движущегося – на всей территории города;
• выделить места сосредоточения транспорта, в которых возникают конфликтные ситуации;
• оценить объемы движущегося и в данное время не движущегося транспорта;
• получить производные характеристики транспортных потоков инструментами пространственного анализа.

Рис. 2. Tочечный слой автотранспорта.

Рис. 3. Аномалии плотности автотранспорта в городе Харькове.

Рис. 4. Зоны плотности автотранспорта в городе Харькове.

Грид плотности распределения транспортных средств (рис. 3) позволил выделить в городе Харькове три аномалии: 1) в центральной части города, 2) в районе рынка у станции метро им. Академика Барабашова, 3) в районе рынка у станции метро им. Героев труда. На основании грида плотности построены зоны плотности автотранспорта в 1000, 1500, 2000, 2500, 3000 машин на кв.км. (рис. 4). Характеристики зон плотности автотранспорта в аномальных зонах представлены в таблице 1.

Табл. 1. Характеристики зон плотности автотранспорта в аномальных зонах.

Из таблицы следует, что днем на 4% территории города сосредоточена четверть транспортного парка города.

Для решения не только транспортных задач, но и градостроительных, управления земельными ресурсами, экологических и других задач существенное значение имеет классификация УДС (улично-дорожной сети). В то же время, существующая классификация УДС города скорее относится к проектной и не соответствует реальным условиям. На основании модели распределения автотранспорта выделена та его часть, которая находится на каждом сегменте проезжей части улиц. Это дало возможность классифицировать УДС по плотности потока транспортных средств (рис. 5). Анализ такой информации позволяет также выделить места, требующие принятия мер для улучшения организации движения. Они видны на рис. 5.

Рис. 5. Классификация УДС по объемам потока транспортных средств (количество машин на 100 погонных метров дороги)

Для выработки решений определенное значение имеют и характеристики, представленные в таблице 2.

Табл. 2. Характеристики распределения транспортных средств для аномалии в центральной части города.

Обращает на себя внимание то, что на проезжей части находится половина машин из тех, которые расположены в аномалии центральной части города.

Анализ информации в сопоставлении с шириной проезжей части позволяет также выделить улицы, требующие первоочередного расширения.

Одной из причин негативных явлений в дорожном движении в центральной части города является беспорядочная парковка машин на проезжей части улиц. Для рассмотрения этой проблемы транспортные средства разделены на движущиеся и не движущиеся, припаркованные на проезжей части (рис. 6). Это дало возможность определить, во-первых, часть машин, припаркованных на проезжей части (50%), во-вторых, эффективную ширину проезжей части улиц.

Рис. 6. Движущиеся и не движущиеся транспортные средства.

Полученные данные анализа распределения транспортных средств используются для выработки ряда принципиальных решений для улучшения транспортного сообщения.

Например, в качестве одной из предложенных мер повышения эффективности использования существующих проезжих частей улиц предложена системная организация одностороннего движения на улицах центральной части города, а также использование их правой стороны для парковки вдоль улицы или под углом в определенных местах (рис. 7).

Рис. 7. Направления движения и парковка транспортных средств.

Полученные статистические размеры машин и интервала между ними при парковке позволили вычислить потенциальное количество машиномест на каждом сегменте в предлагаемом варианте реорганизации движения. Такая реорганизация в центральной части города, во-первых, упорядочивает дорожное движение, во-вторых, обеспечивает возможность организованной парковки существующего (и большего) количества машин.

Таким образом, пространственный анализ материалов аэрофотосъемки позволяет прямым путем получить пространственные характеристики транспортной системы города:

• модели распределения транспортных средств;
• параметры транспортных потоков – плотность потока, состав потока (легковые, грузовые транспортные средства), количество движущихся и припаркованных машин, эффективную ширину проезжей части улиц;
• парковки и их наполняемость;
• конфликтные места;
• зоны гаражной застройки;
• объекты притяжения транспорта (торговые объекты, офисы…)

Пространственно-временные характеристики дорожного движения можно получить на основе аэрокосмического мониторинга территории.